Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen



Relevanta dokument
Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. Problemtentamen

Problemtentamen. = (3,4,5)P, r 1. = (0,2,1)a F 2. = (0,0,0)a F 3. = (2,"3,4)P, r 2

Tentamen i Mekanik SG1107, baskurs S2. Problemtentamen

m 1 + m 2 v 2 m 1 m 2 v 1 Mekanik mk, SG1102, Problemtentamen , kl KTH Mekanik

Tentamen i SG1102 Mekanik, mindre kurs

Obs: Använd vektorstreck för att beteckna vektorstorheter. Motivera införda ekvationer!

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN m fl. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmedel förutom rit- och skrivdon får användas!

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1. Problemtentamen

Tentamen i SG1140 Mekanik II för M, I. Problemtentamen

Omtentamen i Mekanik I SG1130, grundkurs för CMATD och CL. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1 m fl. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmedel förutom rit- och skrivdon får användas!

Tentamen i SG1140 Mekanik II för M, I. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik I SG1130, baskurs P1 och M1. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmede förutom rit- och skrivdon får användas!

Målsättningar Proffesionell kunskap. Kunna hänvisa till lagar och definitioner. Tydlighet och enhetliga beteckningar.

Tentamen i SG1140 Mekanik II. Problemtentamen

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

Enda tillåtna hjälpmedel är papper, penna, linjal och suddgummi. Skrivtid 4 h. OBS: uppgifterna skall inlämnas på separata papper.

Modul 6: Integraler och tillämpningar

Tentamen i Mekanik (FK2002, FK2005, FK2006)

Om den lagen (N2) är sann så är det också sant att: r " p = r " F (1)

Mer Friktion jämviktsvillkor

SG1108 Tillämpad fysik, mekanik för ME1 (7,5 hp)

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Kapitel 6. f(x) = sin x. Figur 6.1: Funktionen sin x. 1 Oinas-Kukkonen m.fl. Kurs 6 kapitel 1

" e n och Newtons 2:a lag

konstanterna a och b så att ekvationssystemet x 2y = 1 2x + ay = b 2 a b

KUNGL TEKNISKA HÖGSKOLAN INSTITUTIONEN FÖR MEKANIK Richard Hsieh, Karl-Erik Thylwe

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Målsättningar Proffesionell kunskap om mekanik. Kunna hänvisa till lagar och definitioner. Tydlighet och enhetliga beteckningar.

Institutionen för matematik Envariabelanalys 1. Jan Gelfgren Datum: Fredag 9/12, 2011 Tid: 9-15 Hjälpmedel: Inga (ej miniräknare)

3.1 Linjens ekvation med riktningskoefficient. y = kx + l.

Inre krafters resultanter

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Mekanik Föreläsning 8

" = 1 M. ( ) = 1 M dmr. KOMIHÅG 6: Masscentrum: --3 partiklar: r G. = ( x G. ,y G M --Kontinuum: ,z G. r G.

1 Navier-Stokes ekvationer

Tentamen i Fysik A, Tekniskt-Naturvetenskapligt basår

Kontrollskrivning i Linjär algebra ,

Definitioner: hastighet : v = dr dt = r fart : v = v

4-6 Trianglar Namn:..

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4-sida med valfritt innehåll.

SF1625 Envariabelanalys

Kursens olika delar. Föreläsning 0 (Självstudium): INTRODUKTION

Övningar för finalister i Wallenbergs fysikpris

FÖRBEREDELSER INFÖR DELTENTAMEN OCH TENTAMEN

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

KOMIHÅG 18: Ekvation för fri dämpad svängning: x + 2"# n. x j,

KOMIHÅG 12: Ekvation för fri dämpad svängning: x + 2"# n

Biomekanik, 5 poäng Moment

SF1620 Matematik och modeller

I den här delen används inte räknare. Motivera alltid din slutsats med matematiska uttryck, figurer, förklaring el.dyl.

KOMIHÅG 3: Kraft är en vektor med angreppspunkt och verkningslinje. Kraftmoment: M P. = r PA

ALTERNATIVA KOORDINATSYSTEM -Cylindriska koordinatsystem. De polära koordinaterna r och " kan beskriva rörelsen i ett xyplan,

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

Snabbslumpade uppgifter från flera moment.

Bedömningsanvisningar Del I vt 2010 Skolverket har den beslutat att provet i matematik A för vt 2010 inte ska återanvändas.

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

1. Frekvensfunktionen nedan är given. (3p)

Stockholms Tekniska Gymnasium Prov Fysik 2 Mekanik

INSTITUTIONEN FÖR FYSIK OCH ASTRONOMI. Mekanik baskurs, Laboration 1. Bestäm tyngdaccelerationen på tre olika sätt

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Har du förstått? I De här talen är primtal a) 29,49 och 61 b) 97, 83 och 89 c) 0, 2 och 3.

DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

Tentamen i Mekanik - Partikeldynamik TMME08

David Wessman, Lund, 30 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 5. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

x 2 + px = ( x + p 2 x 2 2x = ( x + 2

Stelkroppsmekanik partiklar med fixa positioner relativt varandra

a n = A2 n + B4 n. { 2 = A + B 6 = 2A + 4B, S(5, 2) = S(4, 1) + 2S(4, 2) = 1 + 2(S(3, 1) + 2S(3, 2)) = 3 + 4(S(2, 1) + 2S(2, 2)) = = 15.

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Föreläsning 10: Stela kroppens plana dynamik (kap 3.13, 4.1-8) Komihåg 9: e y e z. e z )

Matematik. Bedömningsanvisningar. Vårterminen 2009 ÄMNESPROV. Delprov B ÅRSKURS

Föreläsning 17: Jämviktsläge för flexibla system

Observera att alla funktioner kan ritas, men endast linjära funktioner blir räta linjer.

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

Träning i bevisföring

LABORATIONSHÄFTE NUMERISKA METODER GRUNDKURS 1, 2D1210 LÄSÅRET 03/04. Laboration 3 3. Torsionssvängningar i en drivaxel

Facit med lösningsförslag kommer att anslås på vår hemsida Du kan dessutom få dem via e-post, se nedan.

Lathund, procent med bråk, åk 8

Kurs: HF1012, Matematisk statistik Lärare: Armin Halilovic Datum: Måndag 30 mars 2015 Skrivtid: 8:15-10:00

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

Vektorer. 1. Vektorer - definition och räkneoperationer F H

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

a), c), e) och g) är olikheter. Av dem har c) och g) sanningsvärdet 1.

4-3 Vinklar Namn: Inledning. Vad är en vinkel?

Möbiustransformationer.

PB 186, VANDA, FINLAND, tel. 358 (0) , fax 358 (0)

MATEMATIK 5 veckotimmar

NEWTONS 3 LAGAR för partiklar

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

ATT KUNNA TILL. MA1050 Matte Grund Vuxenutbildningen Dennis Jonsson

university-logo Mekanik Repetition CBGA02, FYGA03, FYGA07 Jens Fjelstad 1 / 11

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Repetition av cosinus och sinus

Tentamen SSY041 Sensorer, Signaler och System, del A, Z2

Ekvationssystem, Matriser och Eliminationsmetoden

Transkript:

2005-08-25 Tentamen i Mekanik 5C1107, baskurs S2. OBS: Inga hjälpmede förutom rit- och skrivdon får användas! KTH Mekanik 1. h 2a roblemtentamen En homogen låda står på ett strävt horisontellt plan och belastas av den horisontella kraften enligt figuren. Bestäm villkoret på belastningspunktens höjd h över planet så att lådan inte välter. Lådan har massan m. (3p) A 2. En kraft har en verkningslinje längs sidodiagonalen AB. a) Bestäm kraftmomentet med avseende på origo. b) Bestäm kraftmomentets komponent med avseende på axeln! som enligt figuren sammanfaller med diagonalen CD. 3. Antag att kollisionen mellan bussen och bilen är rak och att båda fordonen har samma ursprungliga fart. a) Bestäm hastigheten bilen får efter en fullständigt oelastisk kollision. b) Bestäm bilens hastighet efter en fullständigt elastisk kollision. 4. En vagn med massa 2M som befinner sig i jämviktsläget enligt figuren ges plötsligt farten v 0 så att den påbörjar en svängningsrörelse. Fjädern som är fäst i vagnen har en känd fjäderkonstant k. Bestäm vagnens maximala utslag från jämviktsläget. (3p)

Teoritentamen 5 a) Figuren visar en trådrulle som står still på ett strävt lutande plan med hjälp av en fastspänd tråd. Tråden löper ut horisontellt från cylindern med radie r. Identifiera och rita ut de krafter som verkar på trådrullen. Ange varje krafts riktning och angreppspunkt så realistiskt som möjligt. b) Betrakta en kraft som angriper i punkten r A. Bevisa att kraftmomentet av kraften med avseende på en punkt r inte ändras, om kraften förflyttas från r A längs sin verkningslinje till den nya angreppspunkten r B. 6 a) Om en kraftsumma F och en momentsumma M O för ett givet kraftsystem är vinkelräta med origo som reduktionspunkt, är de då vinkelräta i någon annan reduktionspunkt? Ja eller nej! b) Definiera masscentrum för ett partikelsystem. c) Ange uttrycket för accelerationen i ett cylindriskt system av koordinater och motsvarande riktningar. 7. a) En partikel med massa m, läge r och hastighet v påverkas av kraften F. Några av följande kortfattade definitioner kan innehålla felaktiga ekvationer? Skriv om de felaktiga ekvationerna på ett korrekt sätt. i: artikelns rörelsemängd p = mv. r 2!. ii: Kraftens impuls I = F dr r 1 iii: artikelns rörelsemängdsmoment H O = mv! r. iv: artikelns acceleration a = dv dt. b) Ange uttrycket för potentiella energin till fjäderkraften F =!k ( x! l)e x, där k och l är konstanter och x är en koordinat. 8. a) Antag att en civilingenjör träffar på följande ekvation: x 2 F +! nx = 0 sin!t, där m 2! n, F0, m och! är konstanter och t anger tiden. Vilken typ av beteende hos x(t) kan civilingenjören vänta sig. Förklara med ord, samt med matematik. b) Vilka är de tre grundstorheterna i mekaniken? /KET

1) 2a roblemlösningar h A En homogen låda står på ett strävt horisontellt plan och belastas av den horisontella kraften enligt figuren. Bestäm villkoret på belastnings-punktens höjd h över planet så att lådan inte välter. Lådan har massan m. Lösning: Kraftanalys: 2a h A x mg N (2b) f Kraftjämvikten ger: = f och N = mg. Antag friktionen är tillräckligt stark för jämvikt. Momentjämvikten map punkten A:!h! amg + xn = 0. Härur kan x bestämmas. x = a + h mg Gränsen för stjälpning: x = a + h mg = 2a ger h = amg. Villkor för att undvika vältning: h < amg

2 En kraft har en verkningslinje längs sidodiagonalen AB. a) Bestäm kraftmomentet med avseende på origo. b) Bestäm kraftmomentets komponent med avseende på axeln!. Lösning: a) Riktningen på diagonalen AB. ( 0, b, c)! a, b, 0 e AB = ( ) = (!a, 0, c ) a 2 + c 2 a 2 + c. 2 Kraftvektorn blir:!a, 0,c F = ( ). a 2 + c 2 Det spelar ingen roll för momentet var kraften angriper längs verkningslinjen. Räkna med angreppet i A. e x e y e z M O = r! F = a b 0 a 2 + c 2 "a 0 c = ( bc,!ac, ba) M C = ( r! r C ) " F = a 2 + c 2. b) Komponenten map axeln kräver momentvektorn någonstans på axeln e x e y e z a 0 0!a 0 c a 2 + c 2 ( 0,!ac,0) =. a 2 + c 2 och en skalärprodukt med axelriktningen. ( a, 0, c) " 0, b, 0 e! = ( a, "b, c) = a 2 + b 2 + c 2 a 2 + b 2 + c 2 Vi får M! = M C e! = abc a 2 + b 2 + c 2 a 2 + c. 2 -------------------------------

3 5C1107 Mekanik, baskurs S2 2005-08-25 Antag att kollisionen mellan bussen och bilen är rak och att båda fordonen har samma ursprungliga fart. a) Bestäm hastigheten bilen får efter en fullständigt oelastisk kollision. b) Bestäm bilens hastighet efter en fullständigt elastisk kollision. Lösning: 3 a) å grund av att kraftpåverkan mellan bil och buss är ömsesidig ändras inte totala rörelsemängden. Fullständigt oelastisk stöt betyder att fordonen fastnar i varandra. ositiv hastighet åt höger i figuren. före: efter: mv! Mv = ( m + M)v 1, dvs sluthastigheten blir v 1 =! M! m v, dvs åt vänster i figuren. M + m 3 b) Fullständigt elastisk stöt innebär att relativa farten bevaras med ombytt tecken. före: efter: mv! Mv = mv 1 + Mv 2, total rörelsemängd 2v = v 2! v 1 relativ fart dvs mv! Mv = ( m + M)v 1 + 2Mv och sluthastigheten blir v 1 =! 3M! m v, dvs åt vänster i figuren. M + m -------------------------------

4 5C1107 Mekanik, baskurs S2 2005-08-25 En vagn med massa 2M som befinner sig i jämviktsläget enligt figuren ges plötsligt farten v 0 så att den påbörjar en svängningsrörelse. Fjädern som är fäst i vagnen har en känd fjäderkonstant k. Bestäm vagnens maximala utslag från jämviktsläget. Lösning: Bara fjäderkraften F =!kx i rörelseriktningen. Konservativ kraft. Newtons 2:a lag: 2M x = "kx Mekaniska energin bevaras. Jämför energier i jämviktsläget och vid maxutslaget. 1 2 2Mv 0 2 = 1 2 kx 2 max! 2M dvs maxutslaget blir x max = v 0 k. Alternativ lösning: Svängningsekvationen: x + k 2M x = 0 Naturliga vinkelfrekvensen för svängningen: k! n =! 2M. Tidsberoendet är x(t) = A cos! n t + B sin! n t, där A =0 enligt begynnelsevläget och B = v 0! n enligt begynnelsehastigheten. Svängningsutslaget x(t) = v 0! n sin! n t har sitt största positiva värde x max = v 0! n = v 0 2M k.

Teoridelen 5C1107 Mekanik, baskurs S2 2005-08-25 5a) T=trådkraft, N=normalkraft, mg=tyngdkraft, och f =friktionskraft. ( ) " F respektive M' = ( r B! r ) " F. b) Definitionen av kraftmoment ger M = r A! r Skillnaden blir M! M' = ( r A! r B ) " F. Om r A och r B ligger på samma verkningslinje som kraften så är vektorn r A! r B parallell med kraften F. Kryssprodukten för två parallella vektorer blir nollvektorn. Alltså M = M'. 6a) Ja! Val av reduktionspunkt påverkar inte den del av momentet som är parallell med kraften (som här var 0 i en viss reduktionspunkt). b) r G = N! m i r i i=1 N! m i i=1, där m i är massan för partikeln som befinner sig i r i. c) a = ( r! r " 2 )e r + ( r " + 2 r " )e " + z e z. 7a) i: artikelns rörelsemängd: p = mv t 2!. ii: Kraftens impuls I = Fdt iii: artikelns rörelsemängdsmoment H O = r! mv. iv: artikelns acceleration a = dv dt.. b) Enligt definitionen av potentiell energi: r t 1 V ( r) =! " (!k ( x! l)e x ) dr = k 2 ( x! l)2 + konst. fix 8a) Ord: Superposition av naturlig fjädersvängning och en respons från en harmoniskt tidsberoende yttre kraft, möjlig resonans. F Matematik: Ekvationen har lösningen x(t) = A cos! n t + B sin! n t + 0 sin!t 2 m! n "! 2, ( ) där A och B beror av begynnelsevillkoren. Sista termen är responsen som kan bli stor och kan byta tecken. 8b) Läge, massa och tid.

5C1107 Mekanik Bedömningar OBS: Alla ekvationer skall motiveras!! Följande brister i redovisning av uppgifter 1-8 ligger till grund för poängavdrag. En viss tolerans gällande bedömningar M, B och S finns. Helhetsbedömningen av skrivningen kan innebära att ett poängavdrag (gällande M, B och S) drabbar bara ett av flera bristfälliga svarsredovisningar. M : Otydliga motiveringar, motsägelsefulla ekvationer, odefinierade symboler, felaktiga definitioner, missuppfattning. -1p B : Vilseledande, ologiska beteckningar. Komposanter i stället för komponenter etc. -1p S : Ofullständigt svar, ''införda beteckningar'' kvar i svaret, svar innehåller obestämda storheter etc. -1p L : Ologiska matematiska operationer. -1p K : Bristfällig kraftanalys eller kinematisk analys. -1p D : Dimensionsfel i svar eller viktiga ekvationer. -1p